2017 Fiscal Year Research-status Report
A study on porous materials using electro-spray methods and development of electro-static soft actuatos
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16K14201
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| Research Institution | Shibaura Institute of Technology |
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Principal Investigator |
前田 真吾 芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (40424808)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 静電アクチュエータ / ソフトアクチュエータ / 多孔質 / エラストマー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
柔軟かつ軽量な特徴を有するソフトアクチュエータが近年では注目されつつある．その柔軟性からウェラブルデバイスなどへの応用が期待され，さらに介護ロボットなどへの展開も視野にいれつつある．代表的な高分子素材を用いたソフトアクチュエータの一つに，誘電エラストマーアクチュエータが知られている．このアクチュエータはキャパシタ構造で，柔軟電極と誘電体の部分がエラストマーで設計されている．その柔軟電極に電圧を印加すると電極間に静電気力が働き，軸方向に収縮し，平面方向に伸長する．しかしながら，エラストマーの大変形を誘起するためには，予歪をかけておく必要がある．そこで本研究は，エラストマーを多孔質にすることで，一軸変形可能な収縮型のアクチュエータを目指す．
多孔質材料の圧縮試験結果よりモデルパラメータの材料定数を算出し，系の熱平衡状態を解けば理論的な電圧―ひずみ特性を算出できる．さらに本研究では，力学的安定性を系の熱平衡状態の式から導出し，スケールファクタ以外の材料パラメータの関係を導いた．その結果，応力歪特性さえ分かれば，電圧を加えた時の安定性が議論できるように式を整理した．
前年度までに作成した多孔質膜を多層化することで，巨視的なスケールの収縮量を得るための方法として，電極を陰圧によって実現した．具体的にはトレーシングペーパーをカッティングマシンでカットし，銀インクをプリンターで印刷した．結果として1ミリ程度変位を得ることができた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
理論的な背景はしっかりとできている．一層では上手く変位を取れているが，多層化するためのファブリケーションについていくつか解決するべき課題が見つかった．現在は，地道であるがその課題を解決するための方法を模索中である．
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| Strategy for Future Research Activity |
現在，電極の多層化する方法を検討している．また，柔軟な電極と多孔質体を上手く結合するマテリアルの探索と，多孔質膜の大量生産方法について検討中である．
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